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磨损失效和接触疲劳失效是凸轮在服役状态下承受交变载荷时主要失效模式,采用再制造等离子熔覆技术对凸轮材料进行表面强化,可以显著提高凸轮的性能。传统的金属熔覆层硬度较低,采用原位合成技术在熔覆层内生成强化相,可以显著提高熔覆层的强度,从而提高零件的寿命。本文采用等离子熔覆技术,以Ni15A和Ti混合粉末与送粉气N2在等离子束作用下,使Ti粉末与N2反应原位合成了TiN相,制备了TiN增强Ni/Ti合金熔覆层。采用不同的熔覆电流和送粉速率对熔覆参数进行优化,并以熔覆层硬度和质量为标准对三种不同质量配比的Ni15A和Ti混合粉末进行优化,得到了最佳的粉末配比比例。对优化后的等离子熔覆层的宏观组织、微观结构和力学性能进行表征和测试,并分析了熔覆层的宏观组织和微观结构形成过程;对不同载荷下熔覆层的磨损机理和耐磨性进行了研究,并对不同载荷下熔覆层的接触疲劳失效模式进行了统计,建立了不同载荷下熔覆层的寿命曲线。等离子熔覆的参数和粉末配比优化表明:在熔覆电流为80A、送粉速度为3mm/s,Ni15A:Ti配比为7:3时,熔覆层质量较好。熔覆层原位合成TiN相是以单个TiN胞状颗粒簇拥在一起,形成花瓣状或树枝状颗粒体,单个TiN胞状颗粒直径为300nm-500nm。熔覆层内主要相为Ni3Ti相,还包括Ti相、TiN相、（Fe,Ni）相,熔覆层从下到上宏观组织依次为细晶区,柱状树枝晶区和柱状晶区。熔覆层内TiN体积分数为3.2%,最高显微硬度达到760HV0.2,熔覆层断裂韧性达到5.15 MPa·√m。三种载荷下熔覆层摩擦系数均小于基体,熔覆层磨痕内未出现明显的犁沟和磨屑,熔覆层抵抗犁沟变形和磨粒磨损的能力明显优于基体;随着载荷的增大,熔覆层较基体的耐磨性呈增长趋势。接触应力的大小直接影响了熔覆层接触疲劳寿命和失效模式,熔覆层的接触疲劳寿命服从Weibull分布,建立了不同载荷下的熔覆层接触疲劳寿命P-N曲线和P-S-N曲线,为熔覆层的服役提供了失效预警。